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影响中国客车业|陈全世:我国新能源客车动力系统技术现状与发展

2018-01-14 来源:中国客车网

  2018年1月12日,“第十二届影响中国客车业年度盘点活动”在北京新世界酒店举行,活动由中国客车网和土木工程学会城市公共交通分会联合主办,12日下午,在“2017-2018年度中国客车行业成果报告与发展高峰论坛”上,清华大学教授陈全世发表了主题为“大中型客车动力系统技术现状与发展情况”的演讲。

  以下为演讲实录,经中国客车网整理,陈全世本人审阅,发布如下:

  各位领导,各位专家,刚才听了几位的演讲,我很受启发,我把我自己的观点给大家讲一讲。我本身在清华大学汽车洗就是研究特种车的,在电动汽车之前我研究沙漠车及一些其他车辆。1988年开始研究电动汽车,到现在正好30周年,也做了一些事情,写了两本书,一本书《燃料电池电动汽车》,1999年我是第一个研发出燃料电池电动汽车样车的。1998年我在美国当访问学者,很多人推荐我做燃料电池汽车。后来“十五”863的时候我们做燃料电池大客车,对燃料电池车本身我做了许多研究。一开始八五做纯电动,九五做混合动力,十五、十一五做燃料电池汽车,所以我写了一个教材---《先进电动汽车技术》。这本书是2007年出版的,我在2016年底就把第3版的稿子交了,答应我去年十一前出来,但是还没有出来。

  我今天讲的是两个问题,一个是我国有关电动汽车的政策,另外是新能源汽车的技术路线,还有是大中型客车动力系统技术如何做,我有自己的想法。我们国家整个来说汽车发展比较快,但是我们离全球目标差的比较远,我们千人保有量是140辆,全球平均水平158辆,美国是一千人有800辆,韩国有376辆,我们汽车还是有很大发展空间。但是有些城市发展过分了,中东部城市挤的一塌糊涂。从西部去看,90%路上根本没有车,还不到10%,就是不均衡。

  另外看一下能源的问题,有人说不讲政治,我觉得还是要讲政治的。我们去年进口石油达到64.4%,进口量对我们政治问题有很大的影响。从这张图来看这是雾霾的问题,机动车辆排放所占和比例哪个地方最多,深圳,为什么深圳最多,深圳没有别的工业,河北那么多污染严重的地方主要是工业,北京、上海占30%左右,汽车排放对大气环境还是有很大影响的。

  你看奥运会的时候,APCE开会的时候,北京一但单双车号行驶,限制一半,单位的车基本不让出行,这样大气环境比较好。

  另外看我们国家石油64.4%是进口的,三条道,一个是俄罗斯进来到大庆,一个是过霍尔果斯到新疆,但是大部分是中东,非洲、南美等地过来的,最重要过马六甲海峡,这个是非常危险的地方,对我们石油运输过程确实造成了很大的威胁,一但把马六甲海峡卡住,我们主要的石油运输通道就没有了。我们为什么在巴基斯坦建设港口,十年前新加坡说它建,就是卡中国,后来巴基斯坦要过来我们才建的。

  我国现在进口石油,石油是我们的命脉,但是进口石油有这么多美军基地守着,尤其新加坡那儿必须过,日本、阿富汗那块都有,因此这是政治问题,因此我们国家制定了一个方针,多用电少用油。

  汽车产业,去年发布了一个汽车中长期规划里边,特别讲了汽车产业是推动新一轮科技革命和产业变革的重要力量,是建设制造强国的重要支撑,是国民经济的重要支柱,汽车不是夕阳产业,是新的科技载体。我国新能源汽车和智能网联汽车有望抢占先机,成为发展的突破口。我们现在大而不强,我们缺乏核心技术,怎么大而强找突破口,因此国家把智能网联和新能源汽车作为先机。

  来看一下我们的规划,新能源汽车和智能网联汽车在关键技术取得突破,力争经过十年持续努力迈入世界汽车强国行列。这是很重要的问题。我国对新能源汽车确实有很大的支持,我这儿归纳一下,第一条科技支持,大概一百多亿到一百五十亿左右,从十五一直到十三五。购车补贴四百亿左右,另外公交车的运行补贴,把油补换成电补等。另外对充电基础设施建设的补贴,国家补贴20%建设费用,不算地皮。从科研、购车、运行、充电这是比较全面的。

  再看一看我国新能源汽车技术路线,这张图大家都看过,我是参与了这个。1998年京都议定书签订以后,中国和日本两国针对新能源汽车下一步如何发展做了一个长远的规划,当时认为燃料电池技术比较成熟,把燃料电池画的很大,纯电动车画的很小,后来锂电池发展起来以后,现在纯电动车走在了前头,这个路线是中日两国制定的,欧洲有观察员参与,美国没有参加这个活动,因为美国没有在京都议定书上签字。

  大家看一看这是不同技术路线的总能量效率,这是当时同步启动研究的,纯电动汽车是27%-28%,柴油车是17%,汽油车是13%......等等,这是我们做了大量的工作。另外我们2002年左右接了国家的任务,我们国家2030年汽车计划发展到3亿辆,相对2010年我们的总油耗量不要增加,采取了什么路线,一个是过渡战略,就是节能汽车,另一个是转型战略,就是新能源汽车。这样十一五国家出台了节能与新能源汽车国家重大项目。发展高效内燃机、混合动力汽车、替代燃料,包括LNG,甲醇、乙醇都属于节能汽车范畴。另外就是发展新能源汽车,包括插电式混合动力,纯电动以及燃料电池等等。

  另外看一看世界上的问题,国际汽车产业的重大转身。去年在法兰克福汽车展,德国汽车发生了重大的变化,默克尔开幕式上讲德国汽车必须尽快重新赢得信任,媒体总结法兰克福汽车展,见证德国汽车“一场告别,一个开始,大象转身,势不可当”,和燃油车告别,电动化开始,大象转身,德国汽车确实非常厚重,德国汽车工业豪华车在世界占有非常重要的地位,另外德国几个汽车公司都在做电动化计划,电动化是其今后发展的最大亮点。他们发展的路线图是,汽油机/柴油机----生物汽油----燃料电池,我在巴塞罗那开国际电动汽车会的时候,和欧盟制造商协会负责人对话,他们就讲中国和日本人想象太丰富了,你现在搞的锂离子电池连手机都有问题,驱动汽车难度太大。我们德国人是比较实在的。为什么戴姆勒—奔驰公司要与比亚迪合作开发纯电动汽车,主要是电驱动系统的问题。宝马汽车选择了宁德时代的电池芯,中国在电动化方面做的还是比较好的,这一点德国是认可的,因此在中国选电池。

  另外大众公司公布了自己的电动化计划,各国提出禁售燃油车的令。挪威2025年,德国和印度2030年,法国、英国2040年禁售燃油车。有人说这是不是炒作,又称说这是默克尔总理的竞选手段,根本无法实施。我们看行业老大,柯达照相倒下了,数字照相技术出来以后,它就不行了。手机原来诺基亚是行业龙头,他们认为手机就是手机打电话,认为搞智能手机是没有用的,后来乔布斯带领苹果公司搞智能手机以后,诺基亚倒下了。

  去年12月31号,2017年最后一天,丰田突然发力,它把所有高管进行调整,技术路线进行调整,原来重点发展混合动力,燃料电池为长远目标,突然调整目标设了一个大联盟,转向研究纯电动汽车。原来丰田公司混合动力已经成熟了,燃料电池还比较远,要不断研发,现在赶快发展纯电动了,成立很大的联盟把自己公司和子公司合并起来做这个事。

  另外,看中国是否需要设定燃油车禁售时间表,有人说有问题,有的企业已经反映了,长安汽车宣布在2025年停止燃油汽车生产和销售,北汽集团宣布2030年停止燃油汽车生产和销售,在这之前吉利和沃尔沃在2025年左右停止燃油车销售,是不是炒作我们拭目以待,谁也不会算卦,谁也无法预计这个问题到底什么时间实现?这是值得我们思考的。

  我自己的意见,有人说,陈老师你搞半辈子电动汽车,你的意见是什么,我认为中国需要设定燃油车禁售时间表,但是怎么做,中国地域这么大不能一刀切,我认为中国应该参考建设充电设施的目标要求,把国家分三个地区推广发展,到2030年推动北京、上海、天津等十个东部地区城市,2040年是中部六个省,2050年是其他省,世界就跟着走。先大城市,先是乘用车,城市客车,后是其他车,要给使用者和生产者有一个预计,大家有一个期望值,希望大家做好这个工作。

  最后我讲一下大中型客车动力系统的技术,我们国家纯电动车发展还是比较快的,今年大概七八十万辆,公共充电桩也在发展。第二问题,新能源汽车发展的速度,估计2017年有55%的增长率,我估计差不多,去年50万辆,你增加了30万辆,增长50%以上了。按照这个趋势,2020年将达220万辆年产量,总的量超过500万辆,达到整个汽车销售量的7-8%。

  另外我们动力电池技术有了很大的进步,安全性在提高,产量也在进一步增加,成本也不断的降低,这是纯电动汽车提出有利的条件。另外大中型客车动力系统,纯电动系统有非常好的优势,尤其动力电池技术进步比较快。另外充电桩技术进一步加快,在运行过程中不排放有害气体,北京不给插电混合动力发牌照,这个问题引起了很大的争议,北京市是因为考虑雾霾和有害气体排放的问题,纯电动汽车排放量是最少了,因此作为优先发展目标。

  另外充电设施进一步完善。下面看看混合动力系统有很多优点,有节油效果,技术相对成熟。但是缺点基本使用内燃机及化石燃料,尾气排放对城市大气有负面影响,不符合国家以电代油等等。后面我讲一下燃料电池,国家有很多政策,2016年全球氢燃料电池汽车销售为2312辆,与2015年相比增幅为225%,主要有三款车型,丰田,本田和现代,其中大部分是租售的。发展燃料电池做得最好的,世界公认的是加拿大,但是加拿大现在有多少辆运行,大概不到30辆在运行。美国有多少辆,不到50辆,欧洲40几辆,只有中国量比较大。

  刚才也讲了,本田是燃料电池做的最好的,可以实现全天零下20度无辅助低温启动,零下46度冷储存及停机自动保护,车用燃料电池电堆寿命达到5千小时。奥运会的时候,我们从德国进口了三台燃料电池大客车,到德国验收我去的,,那时候合同写明燃料电池系统寿命2200小时,由制造商-加拿大巴拉德公司的两个专家负责全线维护和保养,完成2200小时以后就把电池拆走了,现在燃料电池没有了,就保证2200小时,这不是车辆运行时间,只要燃料电池一启动就开始算时间了,与车走多少里程没有关系。我们国家当时研发的燃料电池寿命大概是700小时左右,因此燃料电池寿命是很大的问题。

  另外,大家看一看还有一个问题,就是燃料电池的类型,以及燃料电池的原理我就不讲了。燃料电池实际不是电池,是发电机构,里面没有电,先把氢气和空气通进去以后反应生成电,它确实是一个很好的动力源,效率比较高。现在一般系统效率达到45%-50%,我们国家认定的有两个燃料电池测试机构,上海同济大学和清华大学,清华大学是测试客车用的,轿车用的是由上海同济大学测试。

  我们国家对燃料电池补助确实比较高,燃料电池系统的大中型客车补贴50万,额定功率不低于驱动电机额定功率的30%,且不小于30W。燃料电池平均效率为50%,每产生1kWH电能氢气消耗量为59.5%(666.45L),如果效率为45%,需要氢气66.12克/千瓦时,折合740.50L,标准状态下的氢气。氢气的价格3.3元/m3,每度电氢气费用2.44元,因此费用很高。不是一般的氢气可以用。用其它燃料,例如甲醇、天然气、煤气等重整出来的氢气,能够为燃料电池用的,代价是相当高的,国外现在燃料电池用的氢气基本上都是电解水用的。

  燃料电池的价格,日本的数据每公斤一千日元(是折合60元人民币,10L油)。燃料电池价格,东风特汽今年生产燃料电池物流车300台,(FC30千瓦,国鸿公司提供的电堆),价格1万多块钱。另外一家机构,进口大概是1.5万元/kW,卖出去将近2万/kW,大家看看它的成本。

  建加氢站更是天文数字,因为氢气是可燃性物质,压力又很大,需要周边很大大的面积,而且要远离其它建筑。因此我觉得燃料电池技术并不成熟。现在国家对燃料电池是要进实验室,进行关键技术攻关,有很多问题,例如,交换膜、极板、催化剂、水管理,热管理等需要我们解决。我的结论是,我们目前主要以纯电动为主,混合动力车一部分可以用,燃料电池是小范围的示范。我在三年前燃料电池汽车应该重点进实验室进行技术攻关,没有完成之前不要大范围示范。我们2008年从德国进口的燃料电池大客车车,那是德国戴姆勒—奔驰公司和加拿大巴拉德公司共同研制的,负责在第一线运行技术支持的是清华大学燃料电池汽车研发的团队。因此希望大家对这个问题有所认识。

  以上是我的观点,谢谢大家。

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